JP4324073B2 - 填料の前処理方法とこれを配合した紙及び紙の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、填料入り紙製品及びその製造法に関する。
紙の不透明度、白色度、印刷適性などを改善するために、紙に填料を配合することが、従来より行われている。
抄紙機ワイヤー上の紙ウェブ形成段階において、ワイヤー上で紙料の濾水が進むにつれ、先ず目の細かいセルロース繊維マットが形成され、次に填料がウェブ中に残留する。この残留効果は、セルロース繊維相対量が多いほど効果的である。つまり、填料相対量を増やすとセルロース繊維相対量が減り、填料の残留効果が低減する。すなわち、填料のワイヤー上での歩留りが低下する。この歩留りの低下は、操業効率悪化の原因となる。
紙品質向上のための填料使用量の増加は、このような問題を招く。そこで、より多くの填料をより効率的にウェブ中に歩留らせる技術が必要となっている。
填料をウェブ中に歩留らせる技術に関しては、各種の方法が提案されている。例えば、歩留向上剤として紙料に高分子物質を添加する方法があり、この高分子物質として、カチオン化した澱粉やグアーガムなどの天然高分子物質の誘導体や、アニオン性、カチオン性、両性のポリアクリルアミド、ポリエチレンイミンなどの合成高分子物質が挙げられる。また、これらの高分子物質の歩留り効果を高めるために凝結剤を併用する技術もあり、凝結剤としては、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、アルミン酸ナトリウムなどの無機凝結剤が挙げられる。これらの方法では、高分子物質を多量に添加すれば填料の歩留りを高めることは可能であるが、パルプ繊維と填料が大きな凝集体となり、これが紙層を形成する結果、抄造した紙の地合が悪化するという問題があった。言い換えれば、紙の地合を実用上問題のない水準に維持すると、填料の歩留りを大きく向上させることはできなかった。また、コロイダルシリカ、ベントナイトなどの無機物と前記の高分子物質とを併用するデュアルシステムと称される歩留りシステムもあるが、この方法でも同様に、紙の地合を実用上問題のない水準に維持すると、填料の歩留りを大きく向上させることはできなかった。
更に、填料を凝集剤で予め凝集させ、これを紙料へ添加し、抄造する技術が提案されている。例えば、屈折率1.45〜1.65の顔料の基本粒子を凝集させて、内部空隙の孔径が0.1μｍ以上で、かつ、できるだけ0.1μｍに近い大きさの内部空隙を多数形成するようにした該顔料の凝集粒子を、パルプスラリーに添加して抄造する方法が開示され、凝集させる方法として、酸、塩基によるpH調整、硫酸アルミニウムなどの無機凝集剤の添加、有機高分子凝集剤の添加が示されている(特許文献１参照)。また、主としてパルプ及び炭酸カルシウムからなる紙製品において、該炭酸カルシウム粒子の直径0.1〜0.3μｍの大きさの粒子を凝集させ、凝集粒子を乾燥パルプに対して5〜80重量%含有させる方法が開示され、凝集させる方法として、酸、塩基によるpH調整、硫酸バンドなどの無機凝集剤の添加、ポリアクリルアミドなどの有機高分子凝集剤の添加が示されている(特許文献２参照)。また、抄紙用填料として重質炭酸カルシウムを用いる抄紙方法において、該重質炭酸カルシウムを予めカチオン変性澱粉水溶液と混合した後、紙料中に添加する方法が開示されている(特許文献３参照)。また、主としてパルプおよび炭酸カルシウム填料からなる紙を製造する方法において、該填料を凝集剤としてカチオン化澱粉およびカチオン化グアーガムを使用して凝集させ、該凝集粒子を紙中に1〜50重量%添加して抄造する填料内添紙の製造方法が開示されている(特許文献４参照)。また、ペーパーウェブの製造方法であって、砕木パルプ、再生パルプ及びこれらの混合物から成る群から選択されたパルプである低等級パルプを乾燥重量で少なくとも約30%含むパルプスラリーに、予備凝集フィラーを添加して抄造する方法が開示され、填料の予備凝集に使用する凝集剤として、水溶性ビニルポリマー、ガム、ポリアクリルアミド、硫酸アルミニウム、マンノガラクタン、アニオン性澱粉誘導体、カチオン性澱粉誘導体、架橋澱粉、デキストリン化澱粉、酸化澱粉、エーテル化澱粉、エステル化澱粉などが挙げられている(特許文献５参照)。しかし、これらの填料を予め凝集させる方法は、填料を効率良く歩留らせる上で極めて有用な技術であるが、紙中への填料配合の目的の一つである紙の不透明度化の効果が阻害されてしまうといういう大きな問題があった。また、パルプの白色度よりも填料の白色度が高い場合、填料配合による白色度向上の効果が阻害されるという問題もあった。
前記の填料予備凝集における不透明度低下の抑制方法として、パルプ微細繊維と填料を凝集剤で凝集させる方法が開示されている(特許文献６、７参照)。しかし、これらの方法では、150メッシュを通過するパルプ微細繊維や保水度が300%以上のパルプ微細繊維を用いることが必要であり、実用的とは言えない。
本発明で使用するジアリルジメチルアンモニウム塩のホモポリマーまたはコポリマーは、従来から抄紙系内で凝結剤として内添使用されている。その使用目的は、填料の歩留り改善以外には、ピッチトラブルの抑制(特許文献８参照)、古紙パルプに由来するピッチトラブルの抑制(特許文献９、１０参照)、濾水性向上(特許文献１１参照)、抄紙白水の処理(特許文献１２参照)、紙力増強(特許文献１３参照)、アルキルケテンダイマー系中性サイズ剤の定着促進(特許文献１４参照)など様々である。
また、ジアリルジメチルアンモニウム塩のホモポリマーまたはコポリマーを填料歩留り改善を目的として紙料へ内添し、使用する技術もある。例えば、乾燥重量比10：1から1：50の填料及びセルロース系繊維を2.5〜20重量%含有する水性原料懸濁液を用意し、この原料懸濁液から成るかまたは該懸濁液から製造された水性濃紙料懸濁液を水で希釈して水性希紙料懸濁液とし、アニオン性粒状物質を前記希紙料にか、または前記希紙料を形成する濃紙料に添加し、その後ポリマー保持助剤を希紙料を脱水してシートを形成し、かつシートを乾燥することを含む填料含有紙を製造する方法であって、原料懸濁液にカチオン性凝結剤を添加することにより填料を原料懸濁液中の繊維と共に凝結させることが開示されており、凝結剤としてジアリルジアルキル第４級モノマーとアクリルアミドのコポリマーが例示されている(特許文献１５参照)。また、少なくとも2.5重量%の固形分を有する少なくとも１種の濃厚ストック成分セルロース懸濁液から少なくとも2.5重量%の固形分を有する濃厚ストックセルロース懸濁液を形成する段階と、3meq/g未満の理論カチオン電荷密度と少なくとも4dl/gの固有粘度を有する第１の実質的に水溶性の合成ポリマー材料を濃厚ストック又は少なくとも１種の濃厚ストック成分懸濁液に加えることにより濃厚ストックを凝集させる段階と、凝集濃厚ストックを希釈して2重量%以下の固形分を有する希薄ストックを形成する段階と、希薄ストックをスクリーンで水切りしてシートを形成する段階と、シートを乾燥する段階とを含む製紙方法が開示され、水溶性合成ポリマー材料として、ジアリルジメチルアンモニウムクロライドのポリマーが示されている(特許文献１６参照)。また、重量平均分子量が3000〜1000万のアクリル酸ヒドラジド系重合体、重量平均分子量が10万〜1000万のアクリルアミド系カチオン性重合体、ならびにベントナイトおよび／または水溶性炭酸ジルコニウム塩を抄紙系に含有せしめる紙の抄造法が開示され、アクリルアミド系カチオン性重合体としてジアリルジメチルアンモニウムクロライドポリマーが示されている(特許文献１７参照)。また、重量平均分子量10万〜1000万のアクリルアミド系両性重合体と、および／または重量平均分子量10万〜1000万の合成カチオン性重合体、ならびに水溶性炭酸ジルコニウム塩を抄紙系に含有せしめる紙の抄造法が開示され、合成カチオン性重合体としてジアリルジメチルアンモニウムクロライドポリマーが示されている(特許文献１８参照)。また、機械パルプ及び／または脱墨パルプを30〜100重量%含むパルプと填料とから成る、固形分0.1〜1.5重量%、pH6〜10の紙料に対して、カチオン性高分子電解質、アニオン性高分子及びベントナイトをこの順序で添加して抄造する紙の抄造法が開示され、カチオン性高分子電解質としてポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドが示されている(特許文献１９参照)。また、機械パルプ及び／または脱墨パルプを30〜100重量%含むパルプと填料とから成る、固形分0.1〜1.5重量%、pH6〜10の紙料に対して、カチオン性凝結剤、フェノール系化合物、ノニオン性凝集剤をこの順序で添加し、かつカチオン性凝結剤とフェノール系化合物の比率が25：75〜75：25の範囲である抄紙方法が開示され、カチオン性凝結剤としてポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドが示されている(特許文献２０参照)。
上記の填料歩留り改善を目的とした、ジアリルジメチルアンモニウム塩のホモポリマーまたはコポリマーを紙料へ内添使用する技術と、本発明の技術とは異なるものである。
ワイヤー上における填料の歩留りを高い水準に維持しながら、かつ填料配合による紙の不透明度や白色度を改善する効果を損なうことが殆ど無い、新規な填料の前処理技術の提供と、該前処理填料を用いた抄紙方法、および該前処理填料を含有する紙の提供にある。
填料と、ジアリルジメチルアンモウニウムクロライド(以下、DADMACと記述する)のホモポリマーまたは、DADMACと(メタ)アクリルアミドとのコポリマーを成分とするカチオン性高分子化合物とを予め混合することにより、填料を前処理し、これを紙料に添加し抄紙する。
本発明の填料の前処理方法は、ワイヤー上における填料の歩留りを高い水準に維持しながら、かつ填料配合による紙の不透明度や白色度を改善する効果を損なうことが殆ど無い。また、該前処理填料を含有する紙は従来技術に比較して、同一灰分で不透明度、白色度に優れ、かつ紙の地合も良好である。
本発明で使用する填料は、紙料のpHが中性〜弱アルカリ性の範囲で安定な物質であれば良く、特に限定はない。具体的には、炭酸カルシウム(重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム)、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、クレー、焼成カオリン、デラミカオリン、酸化亜鉛、ケイ酸ナトリウムの鉱酸による中和で製造される非晶質シリカ、軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物等の無機填料や、尿素−ホリマリン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、微小中空粒子等から選ばれる１種類以上を使用することができる。なお、軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物としては、本出願人の出願である特開2003-212539号公報、特願2004-27483号に記載の複合物を使用することができる。この中でも、中性抄紙やアルカリ性抄紙における代表的な填料である炭酸カルシシウムや軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物が好ましく使用される。更に、本発明で得られる紙の不透明度を高める観点から、これらの填料の中でも比表面積が6.0m2/g以上のものを使用することがより好ましい。
本発明では、前記填料の水分散液に、DADMACのホモポリマーまたは、DADMACと(メタ)アクリルアミドとのコポリマーを成分とするカチオン性高分子化合物を添加して混合し、填料を前処理する。これらの高分子化合物は市販品の中から適宜選択して使用できる。
DADMACと共重合させる(メタ)アクリルアミドは、直鎖または分岐状のアルキル基を有しているものであり、具体的には、エチルヘキシル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−第3−ブチル−(メタ)アクリルアミド、C1〜C10N−アルキル(メタ)アクリルアミド、N−アリルアルキルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミドアクリルアミド、C1〜C10N,N−ジアルキルメタクリルアミド、N,N−ジアリル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジアリルアルキル(メタ)アクリルアミドなどが挙げられる。
DADMACのホモポリマーまたは、DADMACと(メタ)アクリルアミドとのコポリマーの重量平均分子量は特に限定は無い。また、カチオン電荷密度は0.1〜50meq/gが好ましく、0.5〜10meq/gが更に好ましい。コポリマー中のDADMACと(メタ)アクリルアミドのモル比は、この電荷密度になるようにすることが好ましい。50meq/gを超えるものは製造コストが高くなり実用的ではなく、0.1meq/g未満では、本発明の填料歩留り向上効果が小さい。
填料に対するDADMACのホモポリマーまたは、DADMACと(メタ)アクリルアミドとのコポリマーの添加量は、填料100固形分重量部に対し、ポリマー固形分として0.05〜2.0重量部であり、0.10〜1.0重量部が好ましく、0.10〜0.50重量部が更に好ましい。0.05重量部未満では填料歩留り向上効果が小さく、2.0重量部を超えて添加しても填料歩留り向上効果が頭打ちとなり、処理コストが高くなるという問題がある。
DADMACのホモポリマーまたは、DADMACと(メタ)アクリルアミドとのコポリマーを添加する填料の水分散液の固形分濃度は良く混合できる濃度であれば良く、特に限定は無いが、通常は1〜50%である。填料と該ポリマーとの混合に用いる装置は、混合を充分に行える装置であれば良く、特に限定はないが、例えば、プロペラ羽根、タービン羽根、パドル翼などを有する一般的な撹拌機、ディスパーザーなどの高速回転遠心放射型撹拌機、ホモジナイザー、ホモミキサー、ウルトラミキサーなどの高速回転剪断型撹拌機、コロイドミル、プラネタリーミキサーなどの乳化機などが挙げられる。
DADMACのホモポリマーまたは、DADMACと(メタ)アクリルアミドとのコポリマーで処理した填料の平均粒子径は、未処理填料の平均粒子径の1.0〜2.0倍であり、1.0〜1.5倍が好ましい。2.0倍を超えると填料歩留り向上効果は問題はないが、填料が大きな凝集体となって紙層内に存在することになるために、不透明度や白色度の向上効果が小さくなる。
前記の混合を行った分散液はタンクなどの設備に一時貯えた後、紙料へ添加しても良いが、混合後、直ちに紙料へ添加するほうが好ましい。
本発明で使用するパルプ原料は特に限定は無く、クラフトパルプあるいはサルファイトパルプなどの晒あるいは未晒化学パルプ、砕木パルプ、機械パルプあるいはサーモメカニカルパルプなどの晒あるいは未晒高収率パルプ、新聞古紙、雑誌古紙、段ボール古紙あるいは脱墨古紙などの古紙パルプのいずれも使用することができ、製造する紙の種類に応じて、これらのパルプを適宜配合して使用することができる。また、これらの木材パルプ原料の他に、石綿や、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリオレフィン等の合成繊維等も使用することができる。
また、本発明においては、乾燥紙力向上剤、湿潤紙力向上剤、濾水性向上剤、染料、中性サイズ剤などの内添薬剤を必要に応じて使用しても良い。乾燥紙力向上剤としては、例えば、アニオン性ポリアクリルアミド、カチオン性ポリアクリルアミド、両性ポリアクリルアミド、カチオン化澱粉等が挙げられ、これらは単独あるいは併用しても良い。湿潤紙力向上剤としては、ポリアミド・エピクロルヒドリン樹脂等が挙げられる。濾水向上剤としては、ポリエチレンイミン、カチオン性又はアニオン性ポリアクリルアミド等が挙げられる。中性サイズ剤としては、アルキルケテンダイマー、アルケニル無水コハク酸、中性ロシンサイズ剤等が挙げられる。
また、本発明においては、表面強度の向上や吸水抵抗性を付与する目的で表面処理剤を塗布することもできる。表面処理剤は、特に限定は無く、例えば、生澱粉や、酸化澱粉、エステル化澱粉、カチオン化澱粉、酵素変性澱粉、アルデヒド化澱粉、ヒドロキシエチル化澱粉などの変性澱粉、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロースなどのセルロース誘導体、ポリビニルアルコール、カルボキシル変性ポリビニルアルコールなどの変性アルコール、スチレンブタジエン共重合体、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリルアミドなどを単独または併用できる。その中でも表面強度向上効果にすぐれるヒドロキシエチル化澱粉の塗布が最も好ましい。
また、表面処理剤には前記の薬剤の他に、スチレンアクリル酸、スチレンマレイン酸、オレフィン系化合物、カチオン性サイズ剤などの表面サイズ剤を併用塗布することができる。表面処理剤の塗布量は、紙に要求される表面強度等により適宜決定されるので特に限定はないが、通常は両面で0.1〜10g/m2の範囲である。0.1〜5g/m2が好ましく、0.5〜5g/m2がより好ましい。
表面処理剤を塗布する装置の種類は特に限定はなく、2ロールサイズプレス、ゲートロールコーター、ブレードメタリングコーター、ロッドメタリングコーター、ビルブレードコーター等の塗工機によって塗布することができる。
また、紙の表面を平滑にする目的で、マシンキャレンダー、ソフトニップカレンダー、高温ソフトニップカレンダーなどの公知のカレンダー装置を用いて処理を行っても良い。
本発明の前処理填料を含有する紙は、抄造時の紙料pHが中性〜弱アルカリ性の範囲にあれば良く、紙の種類、坪量には限定はなく、更に各種の原紙や板紙を含む。また、紙中灰分の限定もない。本発明の前処理填料を少なくとも含有する紙は、従来の歩留り技術で抄造した紙と同一紙中灰分で比較して、填料の凝集が極めて少ないため、不透明度、白色度に優れる。
以下、本発明の実施例を比較例と対比して具体的に説明する。この実施例は本発明の範囲を限定するものではない。なお、特に指定が無い場合、実施例及び比較例中の％、部は各々絶乾パルプ重量に対する重量％、重量部を表す。
手抄紙の作成：角型手抄機(抄紙面積625cm2)を用いて乾燥固形分３gのパルプ原料を使用し、手抄紙を作成した。
(1)填料歩留りの測定：JIS P 8128により測定した紙中の灰分重量を、シート抄造時に加えた填料の固形分重量で除して算出した。
(2)不透明度の測定：JIS P 8113に従い、熊谷理機株式会社製ハンター反射率計によって測定後、次の方法で坪量換算を行った。坪量換算方法はクベルカ・ムンク理論(中外産業調査会発行、門屋他著、製紙科学、p544−557、1982)に従い行った。
(3)白色度の測定：JIS P 8148に従い、熊谷理機株式会社製ハンター反射率計によって測定した。
(4)填料の平均粒子径の測定：レーザー回折散乱法(Sysmex株式会社製マスターサイザー2000)によって測定した。
(５)填料の前処理
前処理填料１：填料として軽質炭酸カルシウム(東洋電化株式会社製、商品名：TNC−7BY、平均粒子径3.0μｍ)を用い、この15%スラリー液60gに、ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドとアクリルアミドとのコポリマー(Ondeo Nalco株式会社製、商品名：N7527、カチオン電荷密度：3.58meq/g)の0.06固形分重量%液30ｇ(填料固形分重量に対し0.2％に相当)を添加し、スターラーで30秒攪拌した。この時の平均粒子径は、3.8μｍであり、ほとんど凝集を起こしていなかったといえる。
前処理填料２：填料として軽質炭酸カルシウム(東洋電化株式会社製、商品名：TNC−7BY、平均粒子径3.0μｍ)を用い、この15%スラリー液60gに、ポリジアリルジメチルアンモウニウムクロライド(Ondeo Nalco株式会社製、商品名：N2020、カチオン電荷密度：3.88meq/g)の0.06固形分重量%液30ｇ(填料固形分重量に対し0.2％に相当)を添加し、スターラーで30秒攪拌した。この時の平均粒子径は、3.6μｍであり、ほとんど凝集を起こしていなかったといえる。
手抄紙の作成：角型手抄機(抄紙面積625cm2)を用いて乾燥固形分３gのパルプ原料を使用し、手抄紙を作成した。
(1)填料歩留りの測定：JIS P 8128により測定した紙中の灰分重量を、シート抄造時に加えた填料の固形分重量で除して算出した。
(2)不透明度の測定：JIS P 8113に従い、熊谷理機株式会社製ハンター反射率計によって測定後、次の方法で坪量換算を行った。坪量換算方法はクベルカ・ムンク理論(中外産業調査会発行、門屋他著、製紙科学、p544−557、1982)に従い行った。
(3)白色度の測定：JIS P 8148に従い、熊谷理機株式会社製ハンター反射率計によって測定した。
(4)填料の平均粒子径の測定：レーザー回折散乱法(Sysmex株式会社製マスターサイザー2000)によって測定した。
(５)填料の前処理
前処理填料１：填料として軽質炭酸カルシウム(東洋電化株式会社製、商品名：TNC−7BY、平均粒子径3.0μｍ)を用い、この15%スラリー液60gに、ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドとアクリルアミドとのコポリマー(Ondeo Nalco株式会社製、商品名：N7527、カチオン電荷密度：3.58meq/g)の0.06固形分重量%液30ｇ(填料固形分重量に対し0.2％に相当)を添加し、スターラーで30秒攪拌した。この時の平均粒子径は、3.8μｍであり、ほとんど凝集を起こしていなかったといえる。
前処理填料２：填料として軽質炭酸カルシウム(東洋電化株式会社製、商品名：TNC−7BY、平均粒子径3.0μｍ)を用い、この15%スラリー液60gに、ポリジアリルジメチルアンモウニウムクロライド(Ondeo Nalco株式会社製、商品名：N2020、カチオン電荷密度：3.88meq/g)の0.06固形分重量%液30ｇ(填料固形分重量に対し0.2％に相当)を添加し、スターラーで30秒攪拌した。この時の平均粒子径は、3.6μｍであり、ほとんど凝集を起こしていなかったといえる。
[実施例１]
叩解済みLBKPパルプスラリー(CSF408ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料として上記の前処理填料１を10%添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
叩解済みLBKPパルプスラリー(CSF408ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料として上記の前処理填料１を10%添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
[実施例２]
前処理填料１の添加率を20%とした以外は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
前処理填料１の添加率を20%とした以外は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
[実施例３]
叩解済みTMPパルプスラリー(CSF122ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料として上記の前処理填料１を10%添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
叩解済みTMPパルプスラリー(CSF122ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料として上記の前処理填料１を10%添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
[実施例４]
前処理填料１の添加率を20%とした以外は実施例３と同様に行った。結果を表１に示す。
前処理填料１の添加率を20%とした以外は実施例３と同様に行った。結果を表１に示す。
[実施例５]
叩解済みDIPパルプスラリー(CSF170ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料として上記の前処理填料１を10%添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
叩解済みDIPパルプスラリー(CSF170ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料として上記の前処理填料１を10%添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
[実施例６]
前処理填料１の添加率を20%とした以外は実施例５と同様に行った。結果を表１に示す。
前処理填料１の添加率を20%とした以外は実施例５と同様に行った。結果を表１に示す。
[比較例１]
叩解済みLBKPパルプスラリー(CSF408ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料としてTNC−7BYを10%添加した後、N7527を填料固形分重量に対し0.2％添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
叩解済みLBKPパルプスラリー(CSF408ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料としてTNC−7BYを10%添加した後、N7527を填料固形分重量に対し0.2％添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
[比較例２]
TNC−7BYの添加率を20%とした以外は比較例１と同様に行った。結果を表１に示す。
TNC−7BYの添加率を20%とした以外は比較例１と同様に行った。結果を表１に示す。
[比較例３]
叩解済みTMPパルプスラリー(CSF122ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料としてTNC−7BYを10%添加した後、N7527を填料固形分重量に対し0.2％添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
叩解済みTMPパルプスラリー(CSF122ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料としてTNC−7BYを10%添加した後、N7527を填料固形分重量に対し0.2％添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
[比較例４]
TNC−7BYの添加率を20%とした以外は比較例３と同様に行った。結果を表１に示す。
TNC−7BYの添加率を20%とした以外は比較例３と同様に行った。結果を表１に示す。
[比較例５]
叩解済みDIPパルプスラリー(CSF170ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料としてTNC−7BYを10%添加した後、N7527を填料固形分重量に対し0.2％添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
叩解済みDIPパルプスラリー(CSF170ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料としてTNC−7BYを10%添加した後、N7527を填料固形分重量に対し0.2％添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
[比較例６]
TNC−7BYの添加率を20%とした以外は比較例５と同様に行った。結果を表１に示す。
TNC−7BYの添加率を20%とした以外は比較例５と同様に行った。結果を表１に示す。
[比較例７]
叩解済みLBKPパルプスラリー(CSF408ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料としてTNC−7BYを5%添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
叩解済みLBKPパルプスラリー(CSF408ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料としてTNC−7BYを5%添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
[比較例８]
TNC−7BYの添加率を32%とした以外は比較例７と同様に行った。結果を表１に示す。
TNC−7BYの添加率を32%とした以外は比較例７と同様に行った。結果を表１に示す。
[比較例９]
叩解済みTMPパルプスラリー(CSF122ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料としてTNC−7BYを5%添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
叩解済みTMPパルプスラリー(CSF122ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料としてTNC−7BYを5%添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
[比較例１０]
TNC−7BYの添加率を32%とした以外は比較例９と同様に行った。結果を表１に示す。
TNC−7BYの添加率を32%とした以外は比較例９と同様に行った。結果を表１に示す。
[比較例１１]
叩解済みDIPパルプスラリー(CSF170ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料としてTNC−7BYを5%添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
叩解済みDIPパルプスラリー(CSF170ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料としてTNC−7BYを5%添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
[比較例１２]
TNC−7BYの添加率を32%とした以外は比較例１１と同様に行った。結果を表１に示す。
TNC−7BYの添加率を32%とした以外は比較例１１と同様に行った。結果を表１に示す。
[実施例７]
叩解済みLBKPパルプスラリー(CSF408ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料として上記の前処理填料２を10%添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
叩解済みLBKPパルプスラリー(CSF408ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料として上記の前処理填料２を10%添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
[実施例８]
前処理填料２の添加率を20%とした以外は実施例７と同様に行った。結果を表１に示す。
前処理填料２の添加率を20%とした以外は実施例７と同様に行った。結果を表１に示す。
[実施例９]
叩解済みTMPパルプスラリー(CSF122ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料として上記の前処理填料２を10%添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
叩解済みTMPパルプスラリー(CSF122ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料として上記の前処理填料２を10%添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
[実施例１０]
前処理填料２の添加率を20%とした以外は実施例９と同様に行った。結果を表１に示す。
前処理填料２の添加率を20%とした以外は実施例９と同様に行った。結果を表１に示す。
[実施例１１]
叩解済みDIPパルプスラリー(CSF170ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料として上記の前処理填料２を10%添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
叩解済みDIPパルプスラリー(CSF170ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料として上記の前処理填料２を10%添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
[実施例１２]
前処理填料２の添加率を20%とした以外は実施例１１と同様に行った。結果を表１に示す。
前処理填料２の添加率を20%とした以外は実施例１１と同様に行った。結果を表１に示す。
[比較例１３]
叩解済みLBKPパルプスラリー(CSF408ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料としてTNC−7BYを10%添加した後、株式会社製N2020を填料固形分重量に対し0.2％添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
叩解済みLBKPパルプスラリー(CSF408ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料としてTNC−7BYを10%添加した後、株式会社製N2020を填料固形分重量に対し0.2％添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
[比較例１４]
TNC−7BYの添加率を20%とした以外は比較例１３と同様に行った。結果を表１に示す。
TNC−7BYの添加率を20%とした以外は比較例１３と同様に行った。結果を表１に示す。
[比較例１５]
叩解済みTMPパルプスラリー(CSF122ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料としてTNC−7BYを10%添加した後、N2020を填料固形分重量に対し0.2％添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
叩解済みTMPパルプスラリー(CSF122ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料としてTNC−7BYを10%添加した後、N2020を填料固形分重量に対し0.2％添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
[比較例１６]
TNC−7BYの添加率を20%とした以外は比較例１５と同様に行った。結果を表１に示す。
TNC−7BYの添加率を20%とした以外は比較例１５と同様に行った。結果を表１に示す。
[比較例１７]
叩解済みDIPパルプスラリー(CSF170ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料としてTNC−7BYを10%添加した後、N2020を填料固形分重量に対し0.2％添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
叩解済みDIPパルプスラリー(CSF170ml)に、硫酸バンドを1.5%(硫酸アルミニウム14水和物、50%溶液として)添加した。次いで、填料としてTNC−7BYを10%添加した後、N2020を填料固形分重量に対し0.2％添加し、手抄紙を作成した。結果を表１に示す。
[比較例１８]
TNC−7BYの添加率を20%とした以外は比較例１７と同様に行った。結果を表１に示す。
TNC−7BYの添加率を20%とした以外は比較例１７と同様に行った。結果を表１に示す。
表１の結果から明らかなように、実施例１と比較例１、比較例７の比較、実施例２と比較例２、比較例８の比較、実施例３と比較例３、比較例９の比較、実施例４と比較例４、比較例１０の比較、実施例５と比較例５、比較例１１の比較、実施例６と比較例６、比較例１２の比較から、ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドとアクリルアミドとのコポリマーで填料の前処理を行った場合は、ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドとアクリルアミドとのコポリマーと填料を別々に添加した場合や、填料のみを添加した場合よりも、填料歩留りが高い。
また同様に、実施例７と比較例１３、比較例７の比較、実施例８と比較例１４、比較例８の比較、実施例９と比較例１５、比較例９の比較、実施例１０と比較例１６、比較例１０の比較、実施例１１と比較例１７、比較例１１の比較、実施例１２と比較例１８、比較例１２の比較から、ポリジアリルジメチルアンモウニウムクロライドで填料の前処理を行った場合は、ポリジアリルジメチルアンモウニウムクロライドと填料を別々に添加した場合や、填料のみを添加した場合よりも填料歩留りが高い。
表１に示した紙中灰分、白色度、不透明度の値を用いて、実施例１と実施例２の結果から、紙中灰分−白色度、紙中灰分−不透明度のグラフを作成し、このグラフから紙中灰分15%時における白色度、不透明度の値を求めた。同様にして、実施例３と実施例４、実施例５と実施例６、比較例１と比較例２、比較例３と比較例４、比較例５と比較例６、比較例７と比較例８、比較例９と比較例１０、比較例１１と比較例１２、比較例１３と比較例１４、比較例１５と比較例１６、比較例１７と比較例１８の結果からも、紙中灰分15%時における白色度、不透明度の値を求めた。その結果を表２に示した。尚、作成したグラフにおける紙中灰分が15%未満あるいは15%を超える場合には、外挿法により紙中灰分15%時における白色度、不透明度の値を求めた。
表２のA〜Iの結果から、以下のことが解る。
(1)原料パルプがLBKPの場合
1)不透明度・白色度
ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドとアクリルアミドとのコポリマーで填料を前処理して抄紙した場合(表２のA)、ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドとアクリルアミドとのコポリマーと填料を別々に添加して抄紙した場合(表２のD)、前処理しない填料のみを添加して抄紙した場合(表２のG)で、それぞれ比較すると、AはD及びGと同等であった。
(2)原料パルプがTMPの場合
1)不透明度・白色度
ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドとアクリルアミドとのコポリマーで填料を前処理して抄紙した場合(表２のB)、ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドとアクリルアミドとのコポリマーと填料を別々に添加して抄紙した場合(表２のE)、前処理しない填料のみを添加して抄紙した場合(表２のI)で、それぞれ比較すると、BはE及びHと同等であった。填料を前処理しても平均粒子径が大きくなっていないために、LBKPとTMPについては、同一灰分で見た不透明度・白色度は同等であったと考えられる。
(3)原料パルプがDIPの場合
1)不透明度
ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドとアクリルアミドとのコポリマーで填料を前処理して抄紙した場合(表２のC)、ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドとアクリルアミドとのコポリマーと填料を別々に添加して抄紙した場合(表２のF)、前処理しない填料のみを添加して抄紙した場合(表２のI)で、それぞれ比較すると、CはF及びIと同等であった。DIPについても、填料を前処理しても平均粒子径が大きくなっていないために、同一灰分で見た不透明度は同等であったと考えられる。
2)白色度
CとFは同等であるが、Iよりは低かった。DIPを用いた場合の白色度については、填料の前処理の有無に関わらず、ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドとアクリルアミドとのコポリマーを添加すれば白色度は低下したことから、ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドとアクリルアミドとのコポリマーの添加によりインキ成分の歩留りが向上し、このインキ成分が紙の白色度の低下を招いたと考えられる。
(1)原料パルプがLBKPの場合
1)不透明度・白色度
ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドとアクリルアミドとのコポリマーで填料を前処理して抄紙した場合(表２のA)、ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドとアクリルアミドとのコポリマーと填料を別々に添加して抄紙した場合(表２のD)、前処理しない填料のみを添加して抄紙した場合(表２のG)で、それぞれ比較すると、AはD及びGと同等であった。
(2)原料パルプがTMPの場合
1)不透明度・白色度
ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドとアクリルアミドとのコポリマーで填料を前処理して抄紙した場合(表２のB)、ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドとアクリルアミドとのコポリマーと填料を別々に添加して抄紙した場合(表２のE)、前処理しない填料のみを添加して抄紙した場合(表２のI)で、それぞれ比較すると、BはE及びHと同等であった。填料を前処理しても平均粒子径が大きくなっていないために、LBKPとTMPについては、同一灰分で見た不透明度・白色度は同等であったと考えられる。
(3)原料パルプがDIPの場合
1)不透明度
ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドとアクリルアミドとのコポリマーで填料を前処理して抄紙した場合(表２のC)、ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドとアクリルアミドとのコポリマーと填料を別々に添加して抄紙した場合(表２のF)、前処理しない填料のみを添加して抄紙した場合(表２のI)で、それぞれ比較すると、CはF及びIと同等であった。DIPについても、填料を前処理しても平均粒子径が大きくなっていないために、同一灰分で見た不透明度は同等であったと考えられる。
2)白色度
CとFは同等であるが、Iよりは低かった。DIPを用いた場合の白色度については、填料の前処理の有無に関わらず、ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドとアクリルアミドとのコポリマーを添加すれば白色度は低下したことから、ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドとアクリルアミドとのコポリマーの添加によりインキ成分の歩留りが向上し、このインキ成分が紙の白色度の低下を招いたと考えられる。
表２のJ〜OおよびG〜Iの結果から、以下のことが解る。
(1)原料パルプがLBKPの場合
1)不透明度・白色度
ポリジアリルジメチルアンモウニウムクロライドで填料を前処理して抄紙した場合(表２のJ)、ポリジアリルジメチルアンモウニウムクロライドと填料を別々に添加して抄紙した場合(表２のM)、前処理しない填料のみを添加して抄紙した場合(表２のG)で、それぞれ比較すると、JはM及びGと同等であった。
(2)原料パルプがTMPの場合
1)不透明度・白色度
ポリジアリルジメチルアンモウニウムクロライドで填料を前処理して抄紙した場合(表２のK)、ポリジアリルジメチルアンモウニウムクロライドと填料を別々に添加して抄紙した場合(表２のN)、前処理しない填料のみを添加して抄紙した場合(表２のI)で、それぞれ比較すると、KはN及びHと同等であった。填料を前処理しても平均粒子径が大きくなっていないために、LBKPとTMPについては、同一灰分で見た不透明度・白色度は同等であったと考えられる。
(3)原料パルプがDIPの場合
1)不透明度
ポリジアリルジメチルアンモウニウムクロライドで填料を前処理して抄紙した場合(表２のL)、ポリジアリルジメチルアンモウニウムクロライドと填料を別々に添加して抄紙した場合(表２のO)、前処理しない填料のみを添加して抄紙した場合(表２のI)で、それぞれ比較すると、LはO及びIと同等であった。DIPについても、填料を前処理しても平均粒子径が大きくなっていないために、同一灰分で見た不透明度は同等であったと考えられる。
2)白色度
LとOは同等であるが、Iよりは低かった。DIPを用いた場合の白色度については、填料の前処理の有無に関わらず、ポリジアリルジメチルアンモウニウムクロライドを添加すれば白色度は低下したことから、ポリジアリルジメチルアンモウニウムクロライドの添加によりインキ成分の歩留りが向上し、このインキ成分が紙の白色度の低下を招いたと考えられる。
(1)原料パルプがLBKPの場合
1)不透明度・白色度
ポリジアリルジメチルアンモウニウムクロライドで填料を前処理して抄紙した場合(表２のJ)、ポリジアリルジメチルアンモウニウムクロライドと填料を別々に添加して抄紙した場合(表２のM)、前処理しない填料のみを添加して抄紙した場合(表２のG)で、それぞれ比較すると、JはM及びGと同等であった。
(2)原料パルプがTMPの場合
1)不透明度・白色度
ポリジアリルジメチルアンモウニウムクロライドで填料を前処理して抄紙した場合(表２のK)、ポリジアリルジメチルアンモウニウムクロライドと填料を別々に添加して抄紙した場合(表２のN)、前処理しない填料のみを添加して抄紙した場合(表２のI)で、それぞれ比較すると、KはN及びHと同等であった。填料を前処理しても平均粒子径が大きくなっていないために、LBKPとTMPについては、同一灰分で見た不透明度・白色度は同等であったと考えられる。
(3)原料パルプがDIPの場合
1)不透明度
ポリジアリルジメチルアンモウニウムクロライドで填料を前処理して抄紙した場合(表２のL)、ポリジアリルジメチルアンモウニウムクロライドと填料を別々に添加して抄紙した場合(表２のO)、前処理しない填料のみを添加して抄紙した場合(表２のI)で、それぞれ比較すると、LはO及びIと同等であった。DIPについても、填料を前処理しても平均粒子径が大きくなっていないために、同一灰分で見た不透明度は同等であったと考えられる。
2)白色度
LとOは同等であるが、Iよりは低かった。DIPを用いた場合の白色度については、填料の前処理の有無に関わらず、ポリジアリルジメチルアンモウニウムクロライドを添加すれば白色度は低下したことから、ポリジアリルジメチルアンモウニウムクロライドの添加によりインキ成分の歩留りが向上し、このインキ成分が紙の白色度の低下を招いたと考えられる。
Claims (4)
- 抄紙用填料の前処理方法であって、固形分濃度が１〜50％の填料に、ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドのホモポリマー又は、ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドと(メタ)アクリルアミドとのコポリマーを成分とするカチオン性高分子化合物を混合し、混合後の上記抄紙用填料の平均粒子径を混合前の1.0〜2.0倍とすることを特徴とする填料の前処理方法。
- ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドのホモポリマー又は、ジアリルジメチルアンモウニウムクロライドと(メタ)アクリルアミドとのコポリマーの填料に対する添加率が、填料100固形分重量部に対し、ポリマー固形分として0.05〜2.0重量部であることを特徴とする請求項１記載の填料の前処理方法。
- 請求項１又は請求項２記載の前処理方法により処理された填料を紙料に添加し抄紙することを特徴とする紙の製造方法。
- 請求項１又は請求項２記載の前処理方法により処理された填料を含有する紙料を抄紙して得られる紙。
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2004
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